生物制药电子课件.doc

第九章 生物技术和生物制药 第一节 生物学和分子生物学发展史 一 进化论和分子遗传学 进化论是生物科学的核心理论，也是生物科学中最大的统一理论。1859年，英国博物学家达尔文（Charles Robert Darwin）正式出版了《物种起源》（The Origin of Species）一书，系统阐述了他的进化学说。“物尽天择，适者生存”的进化论思想极大地推动了人类社会的发展。 生物学作为一门基础科学，涉及种植、畜牧、养殖、医疗、制药、卫生等领域,传统上一直是农业和医学的基础 遗传现象普遍存在于生物界，人们早发现父母与子女间的相似；某些疾病的家族遗传性，动物品种可以通过选择性交配而得到改善。 孟德尔遗传学 在19世纪中叶，奥地利的孟德尔进行了豌豆的杂交试验，推导出遗传因子（ “基因”）的存在，并于1865年在《植物的杂交试验》的论文中阐明了遗传基本定律（Mendel’s laws of heredity）：分离定律、独立分配定律、显隐性定律这三条定律。第二次世界大战后，分子遗传学取得飞速的发展，重组DNA技术的问世与发展，导致许多基因被克隆分离，证明孟德尔的遗传学说完全正确。 遗传（heredity):亲子间的相似现象 　　“种瓜得瓜，种豆得豆” 变异（Variation):个体之间的差异 　　“母生九子，九子各别” 二 分子生物学的发展 在近半个世纪中，分子生物学的发展是生命科学范围发展最为迅速的一个前沿领域，推动着整个生命科学的发展。分为2个阶段： 1. 准备和萌芽阶段 19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物学诞生的准备和萌芽阶段。 （1）确定了蛋白质是生命的主要基础物质 20世纪20-40年代证明酶的本质是蛋白质。随后陆续发现生命的许多基本现象（物质代谢、能量代谢、消化、呼吸、运动等）都与酶和蛋白质相联系。 （2）确定了生物遗传的物质基础是DNA 20世纪初确认自然界有DNA和RNA两类核酸，并阐明了核苷酸的组成。1944年O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA；在对DNA结构的研究上，1949～1952年S.Furbery等的X-线衍射分析阐明了核苷酸并非平面的空间构像，提出了DNA是螺旋结构。 2. 现代分子生物学的建立和发展阶段 这一阶段是从50年代初到70年代初，以1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑，开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金时代。在发现DNA双螺旋结构同时，Watson和Crick就提出RNA在遗传信息传到蛋白质过程中起着中介作用的假说。 1961年Hall和Spiege-lman用RNA-DNA杂交证明mRNA与DNA序列互补；逐步阐明了RNA转录合成的机理。特别是Nirenberg、Ochoa以及Khorana等几组科学家的共同努力破译了RNA上编码合成蛋白质的遗传密码，随后研究表明这套遗传密码在生物界具有通用性，从而认识了蛋白质翻译合成的基本过程。上述重要发现共同建立了以中心法则为基础的分子遗传学基本理论体系。遗传信息由DNA到RNA再到蛋白质的过程，是分子生物学研究的核心，通常称之为中心法则。 基因的概念 遗传学：基因是生物的遗传物质，是遗传的基本单位（突变，重组和功能单位） 分子生物学：基因是负载特定遗传信息的一段DNA（或RNA）分子片段。 DNA右手双螺旋结构 1953年4月25日在英国的《自然》杂志上刊登了美国的J.D.沃森和英国的F.H.C.克里克在英国剑桥大学合作的结果─DNA?双螺旋结构的分子模型。这一成就后来被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现，也被认为是分子生物学诞生的标志。 克里克（Crick F.H.C.，1961) 1958年提出关于遗传三联密码的推测。 mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的1个氨基酸，这3个核苷酸就称为一个密码，也叫三联密码 1957年开始，尼伦博格（Nirenberg M.W.)等着手解释遗传密码，经过多人努力至1966年全部64种密码子都被破译。 部分诺贝尔生理医学奖和化学奖： 1910年，Kossel获得生理医学奖，他首先分离出腺嘌岭、胸腺嘧啶和组氨酸。 1959年，Uchoa多核苷酸磷酸化酶的发现，成功地合成了核糖核酸，研究并重建了将基因内的遗传信息通过RNA中间体翻译成蛋白质的过程 1962年，Watson和Crick因为在1953年提出DNA的反向平行双螺旋模型而与Wilkins共享生理医学奖，后者通过对DNA分子的X射线衍射研究证实了Watson和Crick的DNA模型。 1965年，Jacob和Monod提出并证实了操纵子理论获生理医学奖。他们还首次提出mRNA 1968年，Nirenberg破译DNA遗传密码，获